将昂贵且稀有的Pt替换为M-N-C催化剂用于ORR电催化构筑质子交换膜燃料电池目前受限于催化活性不足的问题。

有鉴于此，厦门大学孙世刚院士、姜艳霞教授、黄蕊博士等报道优化碳结构和Fe-N₄位点的配位环境，得到高活性Fe-N-C催化剂。

本文要点

（1）

通过关键的高温NH₄Cl和NH₄Br处理，不仅增强Fe-N₄的本征活性和活性位点密度，而且引入大量的缺陷位点，痕量Br离子，并且形成介孔碳结构。

（2）

界面Br离子能够显著的改善离子交联聚合物和催化剂粒子之间的相互作用，从而增强离子交联聚合物的渗透，优化三相界面处的O₂传输和电荷转移。在80 ℃的H₂-O₂燃料电池中，在0.9 V实现了1.86 W cm^-2的峰值功率密度和54 mA cm^-2的交换电流密度。这项研究展示了调控界面微环境的重要作用。

参考文献

Yin, S., Chen, L., Yang, J. et al. A Fe-NC electrocatalyst boosted by trace bromide ions with high performance in proton exchange membrane fuel cells. Nat Commun 15, 7489 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-51858-w

https://www.nature.com/articles/s41467-024-51858-w